生物有机肥对宁夏盐碱地土壤养分和生物学特性的影响

为了探讨生物有机肥施用对宁夏引黄灌区盐碱地土壤化学和微生物特性的影响,明确生物有机肥的最佳施用量及施肥模式,以田间连续4年定位试验为依托,研究了生物有机肥施用量0(CK)、4.5(T1)、9.0(T2)、13.5 t/hm²(T3)及生物有机肥9.0 t/hm²配施无机化肥N 360 kg/hm²(T4)对盐碱地土壤养分含量、酶活性、微生物生物量、微生物群落碳源代谢活性及多样性和玉米产量的影响。结果表明:(1)施用生物有机肥可明显降低土壤p H和全盐含量,土壤养分含量及土壤酶活性随着生物有机肥施用量增加呈递增趋势,且在T2处理基础上增施无机化肥可显著增加土壤速效钾含量14.73%;(2)土壤微生物群落碳源代谢活性及多样性指数均随着生物有机肥施用量的增加而增加, T3处理土壤培养192 h时AWCD值为0.84,经Tukey检验分析, Shannon和Mcintosh指数较CK处理分别增加10.11%和62.67%;(3)随着生物有机肥施用量增加,土壤微生物生物量碳、氮、磷含量呈递增趋势,各处理平均分别比CK处理增加66....     

磷肥施用量和方式对辣椒产量及磷素吸收利用的影响

【目的】蔬菜生产中普遍存在磷肥投入量高、利用效率低、环境风险大等突出问题,亟需研究磷素高效利用的施肥方法。【方法】在西南典型红壤上开展两年田间试验,供试作物为辣椒(Capsicum annuum L.)。试验设6个磷肥施用量和施用方式处理,分别为不施磷对照(CK)、撒施P₂O₅ 300 kg/hm² (B300)、撒施P₂O₅150 kg/hm² (B150)、撒施P₂O₅ 100 kg/hm² (B100)、穴施P₂O₅ 100 kg/hm² (I100)、氮磷配合穴施P₂O₅ 100 kg/hm²(L100)。在辣椒成熟期测定产量、生物量、磷含量等指标,计算磷肥回收率、土壤磷素表观盈余、磷指数、经济效益等综合指标。【结果】辣椒产量两年趋势一致,5个施磷处理辣...     

有机肥等氮替代化肥对玉米产量和氮素吸收利用效率的影响

有机肥替施部分化肥是实现我国化肥零增长并保持作物高产稳产的重要途径之一。以等养分条件为基础,研究不同比例有机肥等氮替代基施化肥对玉米产量以及氮素吸收利用的影响,为云南红壤坡耕地有机肥的合理利用及玉米施肥结构的调整提供科学依据。通过田间小区试验,分别设置不施肥处理(CK)、施用100%化肥处理(NPK)及4个基施有机肥等氮替代化肥处理,替代率分别为10%(T₁),20%(T₂),30%(T₃),40%(T₄),分析玉米产量、吸氮量以及氮肥利用率等指标在不同施肥处理下的变化情况。结果表明:与NPK处理相比,不同比例有机肥替代化肥的处理能在一定程度上提高玉米籽粒、秸秆生物量,玉米籽粒产量提高达6.07%～19.53%,秸秆生物量提高达2.16%～21.76%,且有机肥替代30%的化肥处理下的玉米籽粒产量和秸秆生物量最高,分别达到7 653 kg/hm²,16 530 kg/hm²,较其他施肥处理有一定的显著性; 有机肥替代化肥的处理均提高了玉米籽粒和秸秆的吸氮量,各施肥处理下的玉米地上部氮素平均积累量从大到小依次为T₃(292 kg/hm²)>T₂(248 kg/hm²)>T₁(212 kg/hm²)>T₄(203 kg/hm²)>NPK(176 kg/hm²)>CK(52 kg/hm²),T₃处理较NPK,T₁,T₂,T₄处理下的玉米地上部分吸氮量分别提高了39.90%,27.37%,15.01%,30.38%; 与NPK处理相比,有机肥替代化肥的处理均提高了氮肥偏生产力、氮肥贡献率、氮肥表观利用率、氮肥的农学利用率,提高比例分别为5.00%～21.80%,2.44%～9.48%,20.48%～94.02%,7.54%～32.86%,且T₃处理下的各氮素利用率指标均显著高于其他施肥处理。综上,有机肥与化肥配施可提高玉米的籽粒产量和生物产量,且提高玉米的吸氮量及氮素利用效率,且以有机肥等氮替代30%基施化肥的配施效果最好,可作为云南红壤坡耕地玉米增产和氮肥增效的合理施肥模式。     

适宜缓释肥用量优化油菜产量形成与氮素利用

为明确长三角冬油菜种植区专用缓释肥用量(N-P₂O₅-K₂O:25-7-8)对油菜生长和产量形成的影响,以提升油菜增产潜力和资源利用率,2020—2021年在江苏省苏州市布置田间试验。试验设置5个处理,分别为不施肥(CK)和施用缓释肥处理(施用量分别为750、900、1050和1200 kg/hm2,分别以F750、F900、F1050和F1200表示),并测定油菜产量和产量构成、干物质积累量和氮吸收量变化特征与肥料利用效率等指标。结果表明：与CK相比,施用缓释肥油菜产量显著增加了1.81～2.67倍,且在施用量900 kg/hm²时产量和肥料贡献率最高(P<0.05),其他施肥水平间表现相当。油菜产量与分枝数、角果数及株高显著相关。F900处理油菜角果数显著高于F1050和F1200处理(P<0.05)。各处理油菜角粒数和千粒重处理间无显著差异。油菜株高随缓释肥用量的增加逐渐增加。缓释肥用量为750 kg/hm²时显著抑制油菜苗期地上部干物质积累量和氮素吸收量,施...     

谷壳源生物炭用量对水稻田控酸和钝化土壤镉活性的短期效应

为了探究谷壳源生物炭不同施用量对水稻田控酸和钝化土壤重金属镉活性的短期效应,本研究设置了谷壳源生物炭6个不同用量处理,分析测定土壤pH、水稻产量、土壤有效态镉含量、水稻植株茎和穗中的镉含量和土壤肥力的变化。结果表明,与CK相比,施用生物炭能有效提高土壤pH,提高了0.15～1.04个单位;当生物炭施用量为80 t·hm^–2时,对提高土壤pH效果更显著。施用生物炭能有效提高土壤的综合肥力,土壤全氮、全磷和全钾含量在生物炭施用量超过40 t·hm^–2后显著增加,增幅分别达8.62%～14.2%、19.6%～28.3%和11.9%～21.5%;有效磷、速效钾和有机质含量在生物炭施用量≥20 t·hm^–2时显著增加,增幅分别达34.6%～115%、70.9%～394%和29.3%～118%;当生物炭施用量超过20 t·hm^–2时,水解性氮含量显著降低,降幅为11.4%～22.1%。施用生物炭能有效降低土壤中的有效态镉及水稻植株茎、穗中的镉含量,当生物炭施用量≥20 t·hm^–2时,降幅...     

团聚体大小分布对孔隙结构和土壤有机碳矿化的影响

土壤团聚体在外部和内部因素影响下发生团聚和破碎过程,形成不同大小分布的团聚体。团聚体大小分布的变化会改变土壤孔隙结构,影响各种土壤物理、化学和生物学过程,进而影响土壤有机碳(SOC)的周转。选择三种长期施用不同量有机肥的红壤(不施肥,CK;施低量有机肥,LM;施高量有机肥,HM),过不同大小孔径筛(5 mm,S₅;2 mm,S₂;0.5 mm,S_0.5)改变团聚体的大小分布,然后填装土柱(直径2.9 cm、高度4 cm),填装容重为1.3 g·cm^-3。利用X射线显微CT(Computed Tomography)成像技术分析土壤的孔隙结构,采用室内培养法测定土壤有机碳矿化量。结果表明,团聚体大小对孔隙结构有极显著的影响。相较于S₅和S₂处理,S_0.5处理土壤的大孔隙度(>16μm)降低了83.0%～93.9%,孔隙连通性降低了95%以上。而S₅和S₂处理的大孔隙度和孔隙连通性只在HM土...     

硝化抑制剂/菌剂对设施土壤–蔬菜体系中氮素去向的影响

【目的】明确硝化抑制剂与菌剂单施与配施条件下设施土壤–茄子生产体系中氮的去向,为设施茄子科学施氮提供理论依据。【方法】田间试验采用随机区组设计,设置6个处理：不施氮肥对照(CK)、常规施氮720kg/hm² (FN)、减施30%氮肥(N 504 kg/hm²,RN),减氮30%配施硝化抑制剂(RND)、菌剂(RNB)和同时配施硝化抑制剂与菌剂(RNDB)。研究设施土壤–茄子体系中茄子对氮素的吸收利用、土壤剖面NO₃~–-N累积量、N₂O排放和NH₃挥发的气态损失量及各去向所占比例。【结果】1) RNDB处理产量为112.27 t/hm²,比RND处理显著增加11.0%;可溶性糖含量达0.95%,较RND和RNB处理分别显著提高17.3%和18.8%。2)各处理吸氮量均为果实>茎秆>叶片>根系;RNDB处理的总吸氮量为259.66 kg/hm²,比RN处理显著提高16.1%;氮肥表观利用率最高为20.87%,与RND和...     

紫云英翻压后稻田土壤可溶性有机氮迁移特性与损失风险

可溶性有机氮在氮素转化和生态环境安全方面具有重要的作用。在等氮磷钾条件下以单施化肥(CK)为对照,研究不同数量紫云英(CMV1,15 000 kg·hm^–2;CMV2,30 000 kg·hm^–2和CMV3,45 000 kg·hm^–2)翻压后灰泥田土壤可溶性有机氮(SON)和溶解性有机氮(DON)的动态变化、迁移特征及损失量。结果表明,不同施肥处理20～40 cm和40～60 cm土层SON含量分别较0～20 cm土层降低了58.50%和78.47%;施用紫云英利于SON在灰泥田土壤剖面中累积,水稻生育期0～60 cm土层CMV1、CMV2和CMV3处理SON密度分别较CK处理提高5.57%、10.11%和21.39%;不同施肥处理DON总损失量介于18.33～58.55 kg·hm^–2,占可溶性总氮的46.52%～50.16%,其中3.77～37.85 kg·hm^–2(以N计,下同)随淹水层径流损失,14.5～18.02 kg·hm^–2随渗滤液迁移损失...     

生物质炭和腐殖质对稻田土壤CH4和N2O排放的影响

为探讨生物质炭与腐殖质单独施用与配合施用对稻田土壤CH₄和N₂O气体排放以及水稻产量的影响。以浙江临安潜育性水稻土的稻田系统为研究对象,设置2个水稻秸秆生物质炭添加水平(0,20 t/hm²)和3个腐殖质水平(0,0.6,1.2 t/hm²),共6个处理,分别为:(1)B0F0(对照,不添加生物质炭和腐殖质);(2)B0F1(腐殖质用量为0.6 t/hm²);(3)B0F2(腐殖质用量为1.2 t/hm²);(4)B1F0(生物质炭用量为20 t/hm²);(5)B1F1(生物质炭和腐殖质用量分别为20,0.6 t/hm²);(6)B1F2(生物质炭和腐殖质用量分别为20,1.2 t/hm²),研究生物质炭和腐殖质输入对水稻产量、稻田CH₄和N₂O气体排放的影响。结果表明:(1)与B0F0相比,单独施用生物质炭和腐殖质或生物质炭与腐殖质配施均降低了土壤CH₄累积排放量,但增加了土壤N₂O累积排放量;(2)生物质炭处理对GWP(global warming potential)和GHGI(greenhouse gas intensity)没有显著影响(P>0.05),腐殖质处理显著降低了GWP和GHGI(P<0.05),生物质炭和腐殖质对GWP和GHGI存在显著交互作用(P<0.05);(3)与B0F0相比,单独施用生物质炭和腐殖质或者生物质炭与腐殖质配施均能在一定程度上减少单位水稻产量的温室气体排放强度(GHGI),B0F2处理的GHGI最低,表明单施腐殖质处理(腐殖质用量为1.2 t/hm²)稻田土壤的减排效果和环境效应最好。研究结果为进一步探讨稻田土壤固碳减排提供数据支撑和理论依据。     

长期连续秸秆还田和生物质炭施用对稻田N2O排放的影响

为了评估麦季多年连续秸秆还田和生物质炭施用对稻麦轮作系统下稻田N₂O排放的影响，于2010年麦季开始开展了为期11 a的麦季秸秆还田和生物质炭施用定位试验。试验共包括5个处理：无玉米秸秆还田和生物质炭施用(CK);6 t/(hm²·a)玉米秸秆还田(CS);2.4 t/(hm²·a)生物质炭施用(BC1);6 t/(hm²·a)生物质炭施用(BC2)和12 t/(hm²·a)生物质炭施用(BC3)。结果表明，BC2和BC3处理较CK均显著提高了土壤碱解氮、有效磷、速效钾、易氧化碳、可溶性有机氮和土壤微生物生物量氮含量。CS、BC1和BC2处理水稻生长季N₂O总排放量与CK没有显著差异，但是BC3处理的N₂O总排放量比CK提高了245.31%，并显著高于其他处理。BC3处理的N₂O总排放量和施氮肥后N₂O排放高峰期的累积排放量分别比CK提高了3.84 kg/hm²和3.3...     

Foliage application of nitrogen has less influence on soil microbial biomass and community composition than soil application of nitrogen

Purpose

Many studies have shown the simulated effects of nitrogen (N) deposition on soil microbial community composition by adding N directly to the forest floor but have ignored the N retention process by the canopy. This study was conducted to compare the responses of soil microbial biomass and community composition between soil application of N (SAN) and foliage application of N (FAN).

Materials and methods

A pot experiment was designed with (1) two N application methods (SAN and FAN), (2) three N application levels (5.6, 15.6 and 20.6 g N m^?2 year^?1), and (3) two tree species (Schima superba Gardn. et Champ. and Pinus massoniana Lamb.) following a nested factorial design. Soil microbial biomass and community composition were determined using phospholipid fatty acids (PLFAs) techniques after 1 and 1.5 years of treatments.

Results and discussion

Nitrogen addition increased (P?<?0.05) soil NH₄⁺-N content and soil NO₃^?-N content and decreased (P?<?0.05) soil pH and soil microbial (bacterial, fungal, and actinomycete) biomass for both N application methods. Compared with the SAN treatment, the FAN treatment had higher (P?<?0.05) pH and lower (P?<?0.05) contents of soil NH₄⁺-N and soil NO₃^?-N. Soil microbial biomass and community composition were significantly different between the different N addition levels under the SAN treatment, but they showed no significant difference (P?<?0.05) between the different N addition levels under the FAN treatment. The soil microbial biomass in the S. superba soil was higher (P?<?0.05) than that in the P. massoniana soil for the FAN treatment, with the opposite trend observed under the SAN treatment. Moreover, redundancy analysis showed that soil microorganisms were significantly correlated with soil pH, soil water content, NH₄⁺-N, and NO₃^?-N.

Conclusions

The results showed that N addition affected soil properties, microbial biomass, and the composition of microbial communities; however, the FAN treatment had less influence on soil properties and soil microorganisms than did the SAN treatment over short time scales, and the extent of this effect was different between coniferous and broadleaf trees.

     

氯甲基吡啶对滴灌棉田土壤微生物群落功能多样性的影响

已知硝化抑制剂氯甲基吡啶能有效抑制土壤硝化,减少氮的淋洗和硝化-反硝化损失,促进作物对氮素的吸收,但是其对干旱区滴灌条件下土壤微生物群落功能多样性的影响尚不明确。本试验研究了尿素添加氯甲基吡啶(Nitrapyrin)分次随水滴施对干旱区滴灌棉田土壤微生物碳代谢和群落功能多样性的影响。试验采用随机区组设计,设置不施氮肥[CK,0 kg(N)·hm~(-2)]、单施尿素[Urea,225 kg(N)·hm~(-2)]和尿素添加氯甲基吡啶[Urea+nitrapyrin,225 kg(N)·hm~(-2)+2.25 kg(nitrapyrin)·hm~(-2)]3个处理,重复4次,采用Biolog-ECO法进行土壤微生物碳代谢和功能多样性研究。结果表明:与不施氮肥(CK)相比,施用尿素和尿素添加氯甲基吡啶均能显著提高土壤微生物对31种碳源的代谢能力(AWCD)和代谢强度(S)(P0.05),增加土壤微生物多样性和丰富度(Shannon指数、Simpson指数、Mc Intosh指数和Richness指数)以及对各类碳源的利用能力。尿素添加氯甲基吡啶随水滴施后,土壤微生物AWCD值、碳代谢强度、Shannon指数、Simpson指数、Mc Intosh指数以及Richness指数均大于单施尿素处理,且较单施尿素处理分别提高13.83%、9.33%、1.29%、1.34%、11.26%、11.79%(P0.05),均匀度指数则低于单施尿素处理(P0.05)。PCA和聚类分析结果表明,施用尿素和尿素添加氯甲基吡啶对土壤微生物群落功能多样性均产生了显著影响,但尿素添加氯甲基吡啶与单施尿素处理差异不显著;氯甲基吡啶的添加提高了土壤微生物对聚合物、酚酸、羧酸、氨基酸以及胺类的利用,降低了对碳水化合物的利用(P0.05)。上述研究结果得出,在干旱区滴灌棉田,尿素添加氯甲基吡啶分次随水滴施可调控土壤的微生态环境,在一定程度上提高土壤微生物的代谢能力,增加微生物群落功能多样性,缓解因长期施用无机氮肥导致的土壤微生物活性的降低。     

华北平原冬小麦-夏玉米轮作体系中标记15N的去向及残效

A field experiment was conducted to investigate the fate of ¹⁵N-labeled urea and its residual effect under the winter wheat (Triticum aestivum L.) and summer maize (Zea mays L.) rotation system on the North China Plain. Compared to a conventional application rate of 360 kg N ha^-1 (N360), a reduced rate of 120 kg N ha^-1 (N120) led to a significant increase (P < 0.05) in wheat yield and no significant differences were found for maize. However, in the 0-100 cm soil profile at harvest, compared with N360, N120 led to significant decreases (P < 0.05) of percent residual N and percent unaccounted-for N, which possibly reflected losses from the managed system. Of the residual fertilizer N in the soil profile, 25.6%-44.7% and 20.7%-38.2% for N120 and N360, respectively, were in the organic N pool, whereas 0.3%-3.0% and 11.2%-24.4%, correspondingly, were in the nitrate pool, indicating a higher potential for leaching loss associated with application at the conventional rate. Recovery of residual N in the soil profile by succeeding crops was less than 7.5% of the applied N. For N120, total soil N balance was negative; however, there was still considerable mineral N (NH₄⁺-N and NO₃^--N) in the soil profile after harvest. Therefore, N120 could be considered agronomically acceptable in the short run, but for long-term sustainability, the N rate should be recommended based on a soil mineral N test and a plant tissue nitrate test to maintain the soil fertility.     

不同施肥方式下土壤氨氧化细菌的群落特征

为了研究长期定位施肥对棕壤中氨氧化细菌（ammonia-oxidizing bacteria,AOB）种群结构多样性和垂直分布特征的影响,本研究采用化学分析、荧光定量PCR（qPCR）和变性梯度凝胶电泳（PCR-DGGE）技术,针对沈阳农业大学试验区不同施肥方式（不施肥、低量无机氮肥、高量无机氮肥、无机氮肥与有机肥配施）下不同土壤深度（0~20 cm、20~40 cm、40~60 cm）的土壤理化性质、AOB丰度及种群多样性进行分析,比较不同施肥方式对土壤AOB种群的影响。结果显示,与不施肥相比,施肥会降低土壤pH,增加土壤铵态氮（70.5%~939.21%）和硝态氮（253.20%~625.48%）含量。随土壤深度增加,土壤pH升高,铵态氮和硝态氮含量除低量无机氮肥处理外,多呈降低趋势。土壤增施氮肥可提高AOB丰度,降低总细菌丰度。其中,0~20 cm土层中AOB丰度较高,且高量无机氮肥处理的AOB数量最高,为9.65×10⁵拷贝数·g^-1（干土）。DGGE图谱分析显示,不同处理下,AOB群落结构多样性指数存在明显差异（P<0.05）,各多样性指数均在表层（0~20 cm）最高,增施氮肥则显著降低AOB的多样性。聚类分析表明,4个施肥处理中,高量无机氮肥处理聚为一类,其他处理则因土壤深度不同而异;3个土壤深度中,除不施肥处理外,所有施肥处理均表现为0~20 cm、20~40 cm土层发生聚类,40~60 cm则明显与其他两层分开。冗余梯度分析（RDA）显示,硝态氮（P=0.027）是造成影响AOB群落结构差异的主要原因。上述研究结果表明,长期定位施肥土壤AOB的数量和群落结构多样性受施肥方式显著影响,并表现出明显的垂直分布特征。与无机氮肥相比,有机无机配施处理有助于改善土壤pH,维持不同土壤深度下AOB群落结构多样性。     

不同施肥处理稻田系统磷素输移特征研究

磷是水体富营养化限制性元素,近年来由于磷肥的过量施用,农田迁移的磷素已成为水体磷素的主要来源。本研究通过野外测坑定位试验,研究有机肥处理(OT)、混施肥处理(MT)和化肥处理(CT)3种施肥处理下,稻田中磷素的迁移流失特征及这3种处理对水稻产量和磷素利用率的影响,以探求稻田系统的最佳施磷方式。结果表明,CT、MT和OT 3种施肥方式的磷径流流失负荷分别为0.56 kg(P)·hm-2、1.13 kg(P)·hm-2和4.20 kg(P)·hm-2,渗漏流失负荷分别为0.42 kg(P)·hm-2、0.44 kg(P)·hm-2和0.45 kg(P)·hm-2;磷的径流流失占流失总量的56.86%~90.38%,是水稻田磷素流失的主要途径。磷的径流流失主要受施肥和降雨的影响,50%左右磷的流失发生在第1次径流过程;磷素渗漏流失特征不受施磷处理的影响,80%以上的流失发生在施肥后的前30 d。在磷素流失形态上,坑面水、渗漏水和径流水中磷素的主要形态均为可溶性磷;在土壤方面,MT处理和OT处理能保证土壤磷营养,CT处理的土壤有效磷和有机质含量则显著下降。3种施肥处理的水稻产量显著高于空白对照,且MT最高,为6 728.84 kg·hm-2;磷肥利用率CT和MT处理显著高于OT,CT和MT间差异不显著。综合比较,混施肥处理在磷素流失、土壤养分利用和水稻产量等方面更符合我国生态农业发展的要求。     

施氮和豌豆/玉米间作对土壤无机氮时空分布的影响

为探明甘肃河西走廊绿洲灌区豌豆/玉米间作体系土壤无机氮时空分布现状和过量施用氮肥对环境的影响,2011年在田间试验条件下,采用土钻法采集土壤剖面样品,采用Ca Cl2溶液浸提、流动分析仪测定土壤无机氮含量的方法,研究了不同氮水平[0 kg(N)·hm?2、75 kg(N)·hm?2、150 kg(N)·hm?2、300 kg(N)·hm?2、450 kg(N)·hm?2]下豌豆/玉米间作体系土壤无机氮时空分布规律。结果表明:作物整个生育期内,灌漠土无机氮以硝态氮为主,其含量是铵态氮的7.55倍。在玉米整个生育期内,与不施氮相比,75 kg(N)·hm?2、150 kg(N)·hm?2、300 kg(N)·hm?2和450 kg(N)·hm?2处理的土壤硝态氮含量分别增加29.7%、67.5%、88.2%和134.3%。与豌豆收获期相比,在玉米收获时土壤硝态氮含量平均降低44.2%。间作豌豆和间作玉米分别比对应的单作在0~120 cm土层硝态氮含量降低6.1%和5.1%。豌豆/玉米间作体系土壤无机氮累积量在不同施氮量和不同生育时期都是表层(0~20 cm)最高。豌豆收获后,0~60 cm土层土壤无机氮累积量间作豌豆和间作玉米分别比相应单作降低4.9%和1.9%,60~120 cm土层降低10.8%和9.2%;玉米收获后0~60 cm土层平均降低28.2%和9.4%,60~120 cm土层平均降低23.5%和12.5%。土壤无机氮残留量间作豌豆比单作豌豆在0~60 cm土层降低4.9%,60~120 cm降低10.9%。因此,施用氮肥显著增加了土壤无机氮含量和累积量,且主要影响土壤硝态氮。过量的氮肥投入会因作物不能及时全部吸收而被大水漫灌和降雨等途径淋洗到土壤深层,造成氮肥损失和农田环境污染。间作能显著降低土壤无机氮浓度和累积量,特别在作物生长后期对土壤无机氮累积的降低作用更加明显。     

磷肥在旱地红壤上的后期效应及其作用机制

红壤地区施入的磷肥很容易被吸附固定而留存于土壤中,降低磷肥利用效率,留存于土壤中的磷对土壤生态功能和作物养分供应的后续效应值得关注。基于旱地红壤长期施肥定位试验,探讨常规施肥处理（CK）以及短期施入不同磷肥量（P₂O₅,0、50、100、150和1 000 kg·hm^–2）多年后土壤养分、土壤氮循环过程和作物产量的变化特征。通过多元统计分析方法探讨不同磷肥处理下,土壤全碳、全氮和微生物生物量碳和氮转化过程的潜在速率以及产量等因子间的相互关系及其与磷的后期效应的关系。结果表明,在短期投入高剂量磷肥（1 000 kg·hm^–2,P1000）27年后,土壤全碳、全氮和微生物生物量碳与常规施肥处理相比无明显差异,但显著提高了土壤pH和氮循环相关过程速率,包括氮矿化速率（Nitrogen mineralization rate,N_min）、固氮酶活性（Soil nitrogenase activity,SNA）、潜在硝化速率（Potential nitrification rate,PNR）（P <0.05）,同时降低了净N₂O排放潜能（Net N₂O production rate,N_N2O）（P<0.05）。与不施磷（P0）和短期投入低剂量磷肥处理（50,100,150 kg·hm^–2）相比,P1000处理中,土壤有效磷（AP）、氮矿化速率、固氮酶活性、潜在硝化速率和潜在N₂O产生速率（P_N2O）分别增加了33.3%～76.4%、88.2%～388.1%、111.4%～4 826.3%、22.6%～152.4%和13.8%～78.9%（P <0.05）,同时净N₂O排放潜能也降低了64.6%～78.9%（P<0.05）,表现出明显的磷后效,且在作物生长季更为明显。相关分析和冗余分析表明AP和pH是影响以上土壤生物化学活性最主要的因子。近三年作物平均产量在所有处理中无显著差异,但与土壤TP、AP和pH呈显著正相关;但在长期尺度上（1992—2019年）,P1000处理相对于其他低磷处理累积增产效应达3%～23%。以上结果表明,酸性红壤中短期大量施用磷肥多年后,由于大量磷肥投入导致的土壤pH提升和磷的缓释效应,使得磷肥在促进土壤肥力、微生物活性和土壤氮循环转化活性方面表现出较明显的后期效应。     

不同来源有机物料对菜用蚕豆生长和品质及根际土壤性状的影响

通过盆栽试验,分析了不同来源有机物料(鸡粪、牛粪、菇渣)对菜用蚕豆生长和品质、根际土化学和生物学性状的影响。结果表明：(1)3种有机物料对蚕豆分枝数、荚干重、籽粒干重、大粒重、大粒蚕豆占比、籽粒淀粉含量均有积极作用,其中牛粪和菇渣能显著(P<0.05)提高大粒蚕豆占比,鸡粪能显著(P<0.05)提高二粒荚和三粒荚的占比,并且对籽粒淀粉含量的提升效果最为明显(比对照增加69.1%);(2)3种有机物料增加了根际土中细菌、真菌数量,显著(P<0.05)提高了根际土中性转化酶、脲酶、酸性磷酸酶、多酚氧化酶活性(除牛粪使中性转化酶活性提高不显著外),其中鸡粪对细菌数量、中性转化酶活性、脲酶活性的提高程度均最大;(3)鸡粪能显著(P<0.05)增加根际土有机碳、全氮、NH₄⁺-N含量,牛粪、鸡粪能显著(P<0.05)提高土壤p H。大粒蚕豆占比与土壤酸性磷酸酶活性、有效磷含量呈显著正相关。蚕豆淀粉含量与细菌数量、中性转化酶活性、有机碳、全氮、NH₄⁺-N含量呈显著正相关,这说明有...     

华北山前平原农田土壤硝态氮淋失与调控研究

本文依托中国科学院栾城农业生态系统试验站小麦-玉米一年两熟长期定位试验, 应用土钻取土和土壤溶液取样器取水的方法, 研究了不同农田管理措施下土壤硝态氮的累积变化, 计算了不同氮肥处理通过根系吸收层的硝态氮淋失通量。结果表明, 小麦-玉米生长季土壤硝态氮累积量和淋失量随着施氮量的增加显著增加, 相同氮肥水平下增施磷、钾肥增加了作物的收获氮量, 施磷肥增加的作物收获氮量最高可达123kg·hm^-2·a^-1, 施钾肥增加的作物收获氮量最高为31 kg·hm^-2·a^-1。不同灌溉水平下0~400 cm 土体累积硝态氮随着灌溉量的增加而降低, 控制灌溉(小麦季不灌水, 玉米季灌溉1 水)、非充分灌溉(小麦季灌溉2~3 水, 玉米季按需灌溉)、充分灌溉(小麦季灌溉4~5 水, 玉米季按需灌溉)各处理剖面累积硝态氮量分别为1 698 kg·hm^-2、1148 kg·hm^-2 和961 kg·hm^-2。与非充分灌溉和充分灌溉处理相比, 控制灌溉在100~200 cm 土层硝态氮累积量显著高于其他层次, 2003~2005 年间控制灌溉剖面增加的硝态氮量占施肥总量的23%; 非充分灌溉处理剖面增加的硝态氮量占施肥总量的22%; 充分灌溉处理剖面增加的硝态氮量占施肥总量的47%。免耕措施降低了作物产量, 影响土壤水的运移, 增加了硝态氮的淋失风险。根据作物所需降低氮素投入(N 200 kg·hm^-2·a^-1), 增施磷、钾肥, 控制灌溉量是减少华北山前平原地区硝态氮淋失, 保护地下水的有效措施。     

稻田厌氧氨氧化菌群落结构对氮肥的响应

为探明稻田厌氧氨氧化菌多样性及其对氮肥用量的响应状况,利用厌氧氨氧化菌16S rRNA基因特异引物对定位试验稻田土壤DNA进行PCR-DGGE(聚合酶链反应变性梯度凝胶电泳)并结合DNA克隆测序,研究了氮肥供应量对厌氧氨氧化菌群落结构的影响。DGGE图谱及依据其条带位置和亮度数值计算的多样性指数均显示:高氮处理[N3:225 kg(N).hm 2]的厌氧氨氧化菌群落结构多样性在表层或根层土壤中均显著(P<0.05)高于中、低氮[N2:150 kg(N).hm 2;N1:75 kg(N).hm 2]处理和不施肥对照(CK);同时,高氮处理下表层土壤厌氧氨氧化菌群落多样性指数显著高于根层土壤(P<0.05)。冗余分析(RDA)结果表明,表层土壤中厌氧氨氧化菌群落结构组成与不同氮肥水平处理存在显著相关性(P=0.006)。此外,本试验获得厌氧氨氧化菌DGGE条带DNA序列18条,登录GenBank并获得登录号。研究表明稻田厌氧氨氧化菌群落结构对高氮水平具有较强的响应,尤其是在表层土壤中。